我国力争于2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。研发二氧化碳的碳捕集和碳利用技术是科学研究的热点问题。实现碳达峰、碳中和目标的有效方式之一是CO2加氢生产甲醇(CH3OH),反应体系中发生如下反应:
ⅰ.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ∆H1=-90.77kJ/mol
ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ∆H2=+41.21kJ/mol
ⅲ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ∆H3
(1)∆H3=___________ kJ/mol;反应ⅰ、ⅱ、ⅲ在不同温度下对应的平衡常数如图1所示,220℃时,反应ⅰ的平衡常数K=8.1×10-3,则220℃时,反应ⅲ的平衡常数K=___________ 。
(2)在催化剂作用下,往容积为2L的刚性容器中通入1molCO2(g)和3molH2(g),发生反应ⅰ、ⅱ、ⅲ,不同温度下CO2的平衡转化率和甲醇的选择性【甲醇的选择性=】如图2所示。
①在T℃时,若仅发生反应ⅲ,下列说法能证明反应ⅲ达到平衡状态的是___________ (填标号)。
A.容器内混合气体的密度不再改变
B.容器内二氧化碳与水的物质的量之比不再改变
C.容器内总压强不再改变
D.碳原子数目不再改变
②甲醇的选择性随温度的升高而降低的原因可能是___________ ;T℃下反应ⅱ的平衡常数K=___________ (保留小数点后3位)。
(3)在In2O3表面可以实现CO2加氢合成甲醇:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ∆H3,反应历程如图3,下列说法正确的是___________(填标号)。
(4)利用光电催化原理,由CO2和H2O也可制备CH3OH,装置如图4所示,不同催化剂下生成CH3OH的法拉第效率与电极电势的关系如图5所示(已知法拉第效率是指实际生成物和理论生成物的百分比)。
①为了保证生成甲醇的法拉第效率在较高水平,最合适的电势及最佳催化剂是___________ 。
②写出光电催化装置图中右侧的电极反应式:___________ 。
ⅰ.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ∆H1=-90.77kJ/mol
ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ∆H2=+41.21kJ/mol
ⅲ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ∆H3
(1)∆H3=
(2)在催化剂作用下,往容积为2L的刚性容器中通入1molCO2(g)和3molH2(g),发生反应ⅰ、ⅱ、ⅲ,不同温度下CO2的平衡转化率和甲醇的选择性【甲醇的选择性=】如图2所示。
①在T℃时,若仅发生反应ⅲ,下列说法能证明反应ⅲ达到平衡状态的是
A.容器内混合气体的密度不再改变
B.容器内二氧化碳与水的物质的量之比不再改变
C.容器内总压强不再改变
D.碳原子数目不再改变
②甲醇的选择性随温度的升高而降低的原因可能是
(3)在In2O3表面可以实现CO2加氢合成甲醇:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ∆H3,反应历程如图3,下列说法正确的是___________(填标号)。
A.In2O3能提高CO2的平衡转化率 | B.反应过程中,CO2发生了还原反应 |
C.In2O3会使|∆H3|的数值减小 | D.In2O3提高了活化分子百分数 |
(4)利用光电催化原理,由CO2和H2O也可制备CH3OH,装置如图4所示,不同催化剂下生成CH3OH的法拉第效率与电极电势的关系如图5所示(已知法拉第效率是指实际生成物和理论生成物的百分比)。
①为了保证生成甲醇的法拉第效率在较高水平,最合适的电势及最佳催化剂是
②写出光电催化装置图中右侧的电极反应式:
更新时间:2024-01-14 01:15:18
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【推荐1】乙酸是生物油的主要成分之一,乙酸制氢具有重要意义:
反应I(热裂解):CH3COOH(g)2CO(g)+2H2(g)△H1
反应II(脱羧基):CH3COOH(g)CH4(g)+CO2(g)△H2
(1)△H1=___________ kJ/mol (用有关E的代数式表示);
(2)为提高H2的平衡产率,应选择的压强条件是_________ (填“高压”或“常压”);
(3)在不同温度下,向密闭容器中充入等量醋酸蒸汽,反应相同时间后,测得各气体的产率与温度的关系如图:
①约650℃之前,氢气产率低于甲烷的原因是;________________________________ ;
②约650℃之后,随着温度升高后,氢气产率高于甲烷的原因是:___________ ;(填编号)
a.反应II速率减慢
b.反应I速率加快的程度比反应II大
c.反应I正向移动,而反应II逆向移动
d.反应I正向移动的程度大于反应II正向移动的程度
③根据图像分析,该容器中一定发生了另外的副反应,理由是:______________ 。
(4)利用合适的催化剂使另外的副反应不发生。温度为TK,达到平衡时,总压强为PkPa,反应I消耗乙酸20%,反应II消耗乙酸50%,乙酸体积分数为__________ (计算结果保留l位小数,下同);反应II的平衡常数Kp为_________ (Kp为以分压表示的平衡常数,某物质分压=总压×该物质的体积分数)。
反应I(热裂解):CH3COOH(g)2CO(g)+2H2(g)△H1
反应II(脱羧基):CH3COOH(g)CH4(g)+CO2(g)△H2
(1)△H1=
(2)为提高H2的平衡产率,应选择的压强条件是
(3)在不同温度下,向密闭容器中充入等量醋酸蒸汽,反应相同时间后,测得各气体的产率与温度的关系如图:
①约650℃之前,氢气产率低于甲烷的原因是;
②约650℃之后,随着温度升高后,氢气产率高于甲烷的原因是:
a.反应II速率减慢
b.反应I速率加快的程度比反应II大
c.反应I正向移动,而反应II逆向移动
d.反应I正向移动的程度大于反应II正向移动的程度
③根据图像分析,该容器中一定发生了另外的副反应,理由是:
(4)利用合适的催化剂使另外的副反应不发生。温度为TK,达到平衡时,总压强为PkPa,反应I消耗乙酸20%,反应II消耗乙酸50%,乙酸体积分数为
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【推荐2】二氧化硫是危害最为严重的大气污染物之一,它主要来自化石燃料的燃烧,研究CO催化还原SO2的适宜条件,在燃煤电厂的烟气脱硫中具有重要价值。
Ⅰ.从热力学角度研究反应
(1) C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1
CO2(g)+C(s)2CO(g) ΔH2=+172.5 kJ·mol-1
S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH3=-296.0 kJ·mol-1
写出CO 还原SO2的热化学方程式:_________________ 。
(2)关于CO还原SO2的反应,下列说法正确的是______ 。
A.在恒温恒容条件下,若反应体系压强不变,则反应已达到平衡状态
B.平衡状态时,2v正(CO)=v逆(SO2)
C.其他条件不变,增大SO2的浓度,CO的平衡转化率增大
D.在恒温恒压的容器中,向达到平衡状态的体系中充入N2,SO2的平衡转化率不变
Ⅱ.NOx的排放主要来自于汽车尾气,包含NO2和NO,有人提出用活性炭对NOx进行吸附,发生反应如下:
反应a:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) ΔH=-34.0kJ/mol
反应b:2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=-64.2kJ/mol
(3)对于反应a,在T1℃时,借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如下:
①0~10min内,NO的平均反应速率v(NO)=___________ ,当升高反应温度,该反应的平衡常数K___________ (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
②30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡;根据上表中的数据判断改变的条件可能是___________ (填字母)。
A.加入一定量的活性炭 B.通入一定量的NO
C.适当缩小容器的体积 D.加入合适的催化剂
(4)①某实验室模拟反应b,在密闭容器中加入足量的C和一定量的NO2气体,维持温度为T2℃,如图为不同压强下反应b经过相同时间NO2的转化率随着压强变化的示意图。请从动力学角度分析,1050kPa前,反应b中NO2转化率随着压强增大而增大的原因_____________ ;在1100kPa时,NO2的体积分数为___________ 。
②用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作Kp);在T2℃、1.1×106Pa时,该反应的化学平衡常数Kp=___________ (计算表达式表示);已知:气体分压(P分)=气体总压(P总)×体积分数。
Ⅰ.从热力学角度研究反应
(1) C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1
CO2(g)+C(s)2CO(g) ΔH2=+172.5 kJ·mol-1
S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH3=-296.0 kJ·mol-1
写出CO 还原SO2的热化学方程式:
(2)关于CO还原SO2的反应,下列说法正确的是
A.在恒温恒容条件下,若反应体系压强不变,则反应已达到平衡状态
B.平衡状态时,2v正(CO)=v逆(SO2)
C.其他条件不变,增大SO2的浓度,CO的平衡转化率增大
D.在恒温恒压的容器中,向达到平衡状态的体系中充入N2,SO2的平衡转化率不变
Ⅱ.NOx的排放主要来自于汽车尾气,包含NO2和NO,有人提出用活性炭对NOx进行吸附,发生反应如下:
反应a:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) ΔH=-34.0kJ/mol
反应b:2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=-64.2kJ/mol
(3)对于反应a,在T1℃时,借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如下:
时间(min) 浓度(mol·L-1) | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
NO | 1.00 | 0.58 | 0.40 | 0.40 | 0.48 | 0.48 |
N2 | 0 | 0.21 | 0.30 | 0.30 | 0.36 | 0.36 |
①0~10min内,NO的平均反应速率v(NO)=
②30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡;根据上表中的数据判断改变的条件可能是
A.加入一定量的活性炭 B.通入一定量的NO
C.适当缩小容器的体积 D.加入合适的催化剂
(4)①某实验室模拟反应b,在密闭容器中加入足量的C和一定量的NO2气体,维持温度为T2℃,如图为不同压强下反应b经过相同时间NO2的转化率随着压强变化的示意图。请从动力学角度分析,1050kPa前,反应b中NO2转化率随着压强增大而增大的原因
②用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作Kp);在T2℃、1.1×106Pa时,该反应的化学平衡常数Kp=
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【推荐3】李克强总理在《2018年国务院政府工作报告》中强调“今年二氧化硫、氮氧化物排放量要下降3%。”因此,研究烟气的脱硝(除)、脱硫(除)技术有着积极的环保意义。
(1)汽车的排气管上安装“催化转化器”,其反应的热化学方程式为:。
时,将等物质的量的和充入容积为的密闭容器中,若温度和体积不变,反应过程中的物质的量随时间变化如图。
①图中a、b分别表示在相同温度下,使用质量相同但表面积不同的催化剂时,达到平衡过程中的变化曲线,其中表示催化剂表面积较大的曲线是___________ 。(填“a”或“b”)
②时,该反应的化学平衡常数___________ ;平衡时若保持温度不变,再向容器中充入、各,则平衡将___________ 移动。(填“向左”、“向右”或“不”)
③时,若改变外界反应条件,导致发生图中所示变化,则改变的条件可能是___________ (任答一条即可)。
(2)在催化剂作用下,用还原剂如肼选择性地与反应生成和。
已知时:I.;
II.。
①写出肼的电子式:___________ 。
②时,肼分解成氮气和氢气的热化学方程式为___________ 。
③目前,科学家正在研究一种以乙烯作为还原剂的脱硝原理,其脱硝率与温度、负载率(分子筛中催化剂的质量分数)的关系如下图所示。
为达到最佳脱硝效果,应采取的条件是___________ 。
(3)利用电解装置也可进行烟气处理,如图可将雾霾中的、分别转化为和,阳极的电极反应式为___________ 。
(1)汽车的排气管上安装“催化转化器”,其反应的热化学方程式为:。
时,将等物质的量的和充入容积为的密闭容器中,若温度和体积不变,反应过程中的物质的量随时间变化如图。
①图中a、b分别表示在相同温度下,使用质量相同但表面积不同的催化剂时,达到平衡过程中的变化曲线,其中表示催化剂表面积较大的曲线是
②时,该反应的化学平衡常数
③时,若改变外界反应条件,导致发生图中所示变化,则改变的条件可能是
(2)在催化剂作用下,用还原剂如肼选择性地与反应生成和。
已知时:I.;
II.。
①写出肼的电子式:
②时,肼分解成氮气和氢气的热化学方程式为
③目前,科学家正在研究一种以乙烯作为还原剂的脱硝原理,其脱硝率与温度、负载率(分子筛中催化剂的质量分数)的关系如下图所示。
为达到最佳脱硝效果,应采取的条件是
(3)利用电解装置也可进行烟气处理,如图可将雾霾中的、分别转化为和,阳极的电极反应式为
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解答题-原理综合题
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【推荐1】合成氨工艺是人工固氮的重要途径,解决了数亿人口生存问题。
(1)已知:①
②
则 =___________ 。
(2)合成氨的反应历程可表示如下:
第一步:;(慢反应)
第二步:(快反应)
①第一步反应的活化能大于第二步反应的活化能,理由是___________ 。
②下列关于合成氨反应条件的选择是利用勒夏特列原理的是___________ (填序号)。
A.选择400~500℃ B.选择10~30MPa
C.使用铁触媒催化剂 D.及时分离出氨气
(3)在一定条件下,向某反应容器中充入1molN2、3molH2在不同温度下反应,平衡体系中氨的物质的量分数随压强变化的曲线如图所示:
温度T1、T2、T3由高到低的顺序为___________ ,M点H2的平衡转化率为___________ %(保留一位小数)。
(4)将N2和H2以一定的流速分别通过甲、乙两种催化剂进行反应,相同时间内测量逸出气体中N2的含量,从而确定N2的转化率,结果如图所示,则在合理的温度下,___________ (填“甲”或“乙”)催化剂的催化效果更好。
(1)已知:①
②
则 =
(2)合成氨的反应历程可表示如下:
第一步:;(慢反应)
第二步:(快反应)
①第一步反应的活化能大于第二步反应的活化能,理由是
②下列关于合成氨反应条件的选择是利用勒夏特列原理的是
A.选择400~500℃ B.选择10~30MPa
C.使用铁触媒催化剂 D.及时分离出氨气
(3)在一定条件下,向某反应容器中充入1molN2、3molH2在不同温度下反应,平衡体系中氨的物质的量分数随压强变化的曲线如图所示:
温度T1、T2、T3由高到低的顺序为
(4)将N2和H2以一定的流速分别通过甲、乙两种催化剂进行反应,相同时间内测量逸出气体中N2的含量,从而确定N2的转化率,结果如图所示,则在合理的温度下,
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解答题-原理综合题
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适中
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【推荐2】的反应速率表达式为 (为正反应速率常数,只与温度有关。和为反应级数,取最简正整数)。
为了探究一定温度下 NO、的浓度对反应速率的影响,测得实验数据如下:
(1)中,m=_______ ,n=_______ 。
(2)经研究,有人提出上述反应分两步进行:;。
化学总反应由较慢的一步反应决定。
上述反应中,(a)反应较慢,(a)正反应活化能_______ (填“大于”“小于”或“等于”)(b)正反应活化能。
(3)1889年,瑞典化学家阿伦尼乌斯根据实验结果,提出了温度与反应速率常数关系的经验公式: [为反应速率常数,为比例常数,为自然对数的底数,为气体摩尔常数,为开尔文温度,为活化能]。
①反应达到平衡后,升高温度,正反应速率常数增大的倍数_______ (填“大于”“小于”或“等于”)逆反应速率常数增大的倍数。
②由此判断下列说法中正确的是_______ (填序号,K正、K逆为正、逆速率常数)。
A.其他条件不变,升高温度,K正增大,K逆变小
B.其他条件不变,使用催化剂,K正、K逆同倍数增大
C.其他条件不变,增大反应物浓度K正增大,K逆不变
D.其他条件不变,减小压强,K正、K逆都变小
为了探究一定温度下 NO、的浓度对反应速率的影响,测得实验数据如下:
序号 | |||
I | 0.10 | 0.10 | 0.414 |
II | 0.10 | 0.20 | 0.828 |
III | 0.30 | 0.10 | 3.726 |
(2)经研究,有人提出上述反应分两步进行:;。
化学总反应由较慢的一步反应决定。
上述反应中,(a)反应较慢,(a)正反应活化能
(3)1889年,瑞典化学家阿伦尼乌斯根据实验结果,提出了温度与反应速率常数关系的经验公式: [为反应速率常数,为比例常数,为自然对数的底数,为气体摩尔常数,为开尔文温度,为活化能]。
①反应达到平衡后,升高温度,正反应速率常数增大的倍数
②由此判断下列说法中正确的是
A.其他条件不变,升高温度,K正增大,K逆变小
B.其他条件不变,使用催化剂,K正、K逆同倍数增大
C.其他条件不变,增大反应物浓度K正增大,K逆不变
D.其他条件不变,减小压强,K正、K逆都变小
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解答题-实验探究题
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【推荐3】三氯化铬(CrCl3)为紫色单斜晶体,熔点为83℃,易潮解,易升华,能溶于水但不易水解,高温下能被氧气氧化,工业上主要用作媒染剂和催化剂。
(1)某化学小组用Cr2O3和CCl4在高温下制备无水三氯化铬,部分实验装置如图所示,其中锥形瓶内装有CCl4,其沸点为76.8℃。
实验前先加热装置A,产生气体的化学方程式:___________ ,实验过程中需持续产生该气体,该气体的作用为___________ 。
(2)三价铬离子能形成多种配位化合物,配合物[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2+中元素电负性由大到小的顺序___________ 。
(3)装置D中还会生成光气(COCl2),D中反应的化学方程式为___________ 。
(4)该实验装置有设计不合理的地方,请写出改进方法:___________ (写一点即可)
(5)为进一步探究CrCl3的性质,某同学取试管若干支,分别加入10滴0.1 mol∙L−1 CrCl3溶液,并用4滴2 mol∙L−1 H2SO4酸化,再分别加入不同滴数的0.1 mol∙L−1KMnO4溶液,并在不同的温度下进行实验,反应现象记录于表中。
①浓度对反应的影响
CrCl3与KMnO4在常温下反应,观察不到Cr2O离子的橙色,甲同学认为其中一个原因是Cr2O离子的橙色被MnO离子的紫红色掩盖,另一种可能的原因是___________ ,所以必须将反应液加热至沸腾后,才能观察到反应液由紫红色逐渐变为橙黄色的实验现象。
②CrCl3与KMnO4的用量对反应的影响
对表中数据进行分析,在上述反应条件下,欲将Cr3+氧化为Cr2O,CrCl3与KMnO4最佳用量比为___________ 。这与由反应10Cr3+ + 6MnO+ 11H2O Cr2O + 6Mn2+ + 22H+ 所推断得到的用量比不符,你推测的原因是___________ 。
(1)某化学小组用Cr2O3和CCl4在高温下制备无水三氯化铬,部分实验装置如图所示,其中锥形瓶内装有CCl4,其沸点为76.8℃。
实验前先加热装置A,产生气体的化学方程式:
(2)三价铬离子能形成多种配位化合物,配合物[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2+中元素电负性由大到小的顺序
(3)装置D中还会生成光气(COCl2),D中反应的化学方程式为
(4)该实验装置有设计不合理的地方,请写出改进方法:
(5)为进一步探究CrCl3的性质,某同学取试管若干支,分别加入10滴0.1 mol∙L−1 CrCl3溶液,并用4滴2 mol∙L−1 H2SO4酸化,再分别加入不同滴数的0.1 mol∙L−1KMnO4溶液,并在不同的温度下进行实验,反应现象记录于表中。
KMnO4的用量 (滴数) | 在不同温度下的反应现象 | |
25℃ | 90~100℃ | |
1 | 紫红色 | 蓝绿色溶液 |
2~9 | 紫红色 | 黄绿色溶液,且随KMnO4滴数增加,黄色成分增多 |
10 | 紫红色 | 澄清的橙黄色溶液 |
11~23 | 紫红色 | 橙黄色溶液,有棕褐色沉淀,且随KMnO4滴数增加,沉淀增多 |
24~25 | 紫红色 | 紫红色溶液,有较多的棕褐色沉淀 |
CrCl3与KMnO4在常温下反应,观察不到Cr2O离子的橙色,甲同学认为其中一个原因是Cr2O离子的橙色被MnO离子的紫红色掩盖,另一种可能的原因是
②CrCl3与KMnO4的用量对反应的影响
对表中数据进行分析,在上述反应条件下,欲将Cr3+氧化为Cr2O,CrCl3与KMnO4最佳用量比为
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【推荐1】回答下列问题
(1)催化释氢。在催化剂作用下,与水反应生成,可能的反应机理如图所示:
①其他条件不变时,以代替催化释氢,所得气体的分子式为_______________ 。
②已知:为一元弱酸,水溶液呈酸性的原因是_______ (用离子方程式表示)。
(2)氨是重要的基础化工产品之一。在一定条件下,向某反应容器中投入、在不同温度下反应生成氨平衡体系中氨的质量分数随压强变化曲线如图所示:
①温度,,中,最大的是___________ ,M点的转化率为___________ 。
②1939年捷姆金和佩热夫推出氨合成反应在接近平衡时净速率方程式为,、分别为正反应和逆反应的速率常数;、、代表各组分的分压(分压总压物质的量分数);为常数,工业上以铁为催化剂时,。由M点数据计算__________ (保留两位有效数字)。
(3)氮的氧化物对大气的污染可用氨来处理。
①已知:
请根据本题相关数据,写出还原生成和的热化学方程式:__________ 。
②将和以一定的流速,分别通过甲、乙两种催化剂进行反应,相同时间内测量逸出气体中含量,从而确定尾气脱氮率(即的转化率),结果如图所示:
a点__________ (填“是”或“不是”)平衡状态;脱氮率a~b段呈现如图变化,可能的原因是____________
(1)催化释氢。在催化剂作用下,与水反应生成,可能的反应机理如图所示:
①其他条件不变时,以代替催化释氢,所得气体的分子式为
②已知:为一元弱酸,水溶液呈酸性的原因是
(2)氨是重要的基础化工产品之一。在一定条件下,向某反应容器中投入、在不同温度下反应生成氨平衡体系中氨的质量分数随压强变化曲线如图所示:
①温度,,中,最大的是
②1939年捷姆金和佩热夫推出氨合成反应在接近平衡时净速率方程式为,、分别为正反应和逆反应的速率常数;、、代表各组分的分压(分压总压物质的量分数);为常数,工业上以铁为催化剂时,。由M点数据计算
(3)氮的氧化物对大气的污染可用氨来处理。
①已知:
请根据本题相关数据,写出还原生成和的热化学方程式:
②将和以一定的流速,分别通过甲、乙两种催化剂进行反应,相同时间内测量逸出气体中含量,从而确定尾气脱氮率(即的转化率),结果如图所示:
a点
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【推荐2】氨气可作为脱硝剂,在恒温恒容密闭容器中充入一定量的NO和,在一定条件下发生反应:6NO(g)+4NH3(g)⇌5N2(g)+6H2O(g)。
(1)能说明该反应已达到平衡状态的标志是_______ (填字母)。
a.反应速率
b.容器内压强不再随时间而发生变化
c.容器内N2的物质的量分数不再随时间而发生变化
d.容器内n(NO)∶n(NH3)∶n(N2)∶n(H2O)=6∶4∶5∶6
e.有12 molN-H键断裂的同时生成5 molN≡N键
f.混合气体的总质量不随时间的变化而变化
(2)某次实验中测得容器内NO及的物质的量随时间变化如图所示,图中b点对应的速率关系是v(正)_______ v(逆)(填“>”“<”或“=”),d点对应的速率关系是v(正)_______ v(逆)(填“>”“<”或“=”)。
(3)已知拆开1 mol 键、1 mol 键、1 mol 键需要的能量依次为436 kJ、946 kJ、391 kJ,在该温度下,取1 mol 和3 mol 放在一密闭容器中,在催化剂存在时进行反应,测得反应放出的热量总小于92 kJ,其原因是_______ 。
(4)一定条件下,在2 L密闭容器内,反应2NO2(g)⇌N2O4(g),n(NO2)随时间变化如下表:
①用N2O4表示0~2 s内该反应的平均速率_____ ,在第5 s时,NO2的转化率为_______ 。(转化率是指某一反应物转化的百分率。)
②根据上表可以看出,随着反应的进行,反应速率逐渐减小,其原因是_______ 。
(1)能说明该反应已达到平衡状态的标志是
a.反应速率
b.容器内压强不再随时间而发生变化
c.容器内N2的物质的量分数不再随时间而发生变化
d.容器内n(NO)∶n(NH3)∶n(N2)∶n(H2O)=6∶4∶5∶6
e.有12 molN-H键断裂的同时生成5 molN≡N键
f.混合气体的总质量不随时间的变化而变化
(2)某次实验中测得容器内NO及的物质的量随时间变化如图所示,图中b点对应的速率关系是v(正)
(3)已知拆开1 mol 键、1 mol 键、1 mol 键需要的能量依次为436 kJ、946 kJ、391 kJ,在该温度下,取1 mol 和3 mol 放在一密闭容器中,在催化剂存在时进行反应,测得反应放出的热量总小于92 kJ,其原因是
(4)一定条件下,在2 L密闭容器内,反应2NO2(g)⇌N2O4(g),n(NO2)随时间变化如下表:
时间/s | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
n(NO2)/mol | 0.040 | 0.020 | 0.010 | 0.005 | 0.005 | 0.005 |
②根据上表可以看出,随着反应的进行,反应速率逐渐减小,其原因是
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适中
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【推荐3】“推动绿色发展,绘就绿水青山齐鲁画卷”是山东“十四五”时期的战略任务之一。采用镍系催化剂的水煤气(主要有效成分为和)甲烷化是推动绿色发展的有效途径,该过程中涉及的反应有:
①
②
③
已知:反应①称为甲烷化反应;转化率,甲烷的选择性,两式中的L为进口或出口流量()。
回答下列问题:
(1)相应条件下,用焦炭与水蒸气制取水煤气的热化学方程式为_______ 。
(2)积碳会造成催化剂性能大幅度下降。向反应器中通入水蒸气可有效抑制积碳现象,但过量的水蒸气会对生产造成不利。下列说法正确的是_______ (填标号)。
A.积碳会导致反应的平衡常数减小,影响反应发生
B.通入水蒸气抑制积碳现象,反应③重新达到平衡后,正反应速率增大,逆反应速率减小
C.加入过量的水蒸气会抑制反应①的进行,使的产率降低
适当增大氢碳比也可有效抑制积碳。实验表明当氢碳比逐渐增加到3的过程中,既提高了平衡转化率和选择性,又有效抑制了积碳现象,主要原因是_______ 。
(3)当氢碳比为3时,的转化率和的选择性与不同的氢气流速变化关系如图所示。
氢气流速低于或高于都不利于甲烷化反应,可能的原因是_______ 。
(4)若向一定温度下的密闭容器中投入n和1,发生上述3个反应,达到平衡时,测得气体总压为p,容器中存在x,yC,和_______ (用含n、x、y、z和p的式子表示,下同),该温度下,甲烷化反应①的分压平衡常数Kp=_______ 。
(5)为了同时提高的转化率与的选择性,可选择的反应条件为_______ (填标号)。
A.高温高压、高氢碳比(3~4) B.低温低压、低氢碳比(1~2)
C.低温高压、高氢碳比(3~4) D.低温高压、低氢碳比(1~2)
①
②
③
已知:反应①称为甲烷化反应;转化率,甲烷的选择性,两式中的L为进口或出口流量()。
回答下列问题:
(1)相应条件下,用焦炭与水蒸气制取水煤气的热化学方程式为
(2)积碳会造成催化剂性能大幅度下降。向反应器中通入水蒸气可有效抑制积碳现象,但过量的水蒸气会对生产造成不利。下列说法正确的是
A.积碳会导致反应的平衡常数减小,影响反应发生
B.通入水蒸气抑制积碳现象,反应③重新达到平衡后,正反应速率增大,逆反应速率减小
C.加入过量的水蒸气会抑制反应①的进行,使的产率降低
适当增大氢碳比也可有效抑制积碳。实验表明当氢碳比逐渐增加到3的过程中,既提高了平衡转化率和选择性,又有效抑制了积碳现象,主要原因是
(3)当氢碳比为3时,的转化率和的选择性与不同的氢气流速变化关系如图所示。
氢气流速低于或高于都不利于甲烷化反应,可能的原因是
(4)若向一定温度下的密闭容器中投入n和1,发生上述3个反应,达到平衡时,测得气体总压为p,容器中存在x,yC,和
(5)为了同时提高的转化率与的选择性,可选择的反应条件为
A.高温高压、高氢碳比(3~4) B.低温低压、低氢碳比(1~2)
C.低温高压、高氢碳比(3~4) D.低温高压、低氢碳比(1~2)
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【推荐1】诺贝尔化学奖特别青睐合成氨相关研究,曾3次颁奖于该领域研究成果。当前,氨的合成与应用仍然受到广大化学家的重点关注。回答下列问题:
I.研究发现,一定温度和压强下,在催化剂表面,反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的相关能量(E)变化如图所示:
(1)每生成2molNH3时__ (填放出”或“吸收”)__ kJ的能量。
(2)在恒容密闭容器中发生上述反应,能说明该反应达到平衡状态的是__ 。
a.容器内混合气体的质量不再变化
b.c(N2):c(H2):c(NH3)=1:3:2
c.容器内NH3的浓度不再变化
d.容器内混合气体的物质的量不再变化
(3)一定温度下,在体积为2L的密闭容器中,充入1molN2和3molH2模拟工业合成氨的反应。10min时,测得容器中气体的总物质的量是起始时的0.8倍,用NH3的浓度变化表示的化学反应速率为__ 。
II.某氨-空气燃料电池的工作原理是氨气与氧生成一种常见的无毒气体和水,其装置如图所示:
(4)溶液c最好选择___ (填“酸性”、“碱性”或“中性”)溶液。
(5)正极的电极反应式为__ 。
I.研究发现,一定温度和压强下,在催化剂表面,反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的相关能量(E)变化如图所示:
(1)每生成2molNH3时
(2)在恒容密闭容器中发生上述反应,能说明该反应达到平衡状态的是
a.容器内混合气体的质量不再变化
b.c(N2):c(H2):c(NH3)=1:3:2
c.容器内NH3的浓度不再变化
d.容器内混合气体的物质的量不再变化
(3)一定温度下,在体积为2L的密闭容器中,充入1molN2和3molH2模拟工业合成氨的反应。10min时,测得容器中气体的总物质的量是起始时的0.8倍,用NH3的浓度变化表示的化学反应速率为
II.某氨-空气燃料电池的工作原理是氨气与氧生成一种常见的无毒气体和水,其装置如图所示:
(4)溶液c最好选择
(5)正极的电极反应式为
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解题方法
【推荐2】随着氮氧化物对环境及人类活动影响的日趋严重,如何消除大气污染物中的氮氧化物成为人们关注的主要问题之一。利用NH3的还原性可以消除氮氧化物的污染,其中除去NO的主要反应如下:4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l)△H<0
(1)一定温度下,在恒容密闭容器中按照n(NH3)︰n(NO)=2︰3充入反应物,发生上述反应。下列不能判断该反应达到平衡状态的是__ 。
A.c(NH3)︰c(NO)=2︰3
B.n(NH3)︰n(N2)不变
C.容器内压强不变
D.容器内混合气体的密度不变
E.1molN—H键断裂的同时,生成1molO—H键
(2)某研究小组将2molNH3、3molNO和一定量的O2充入2L密闭容器中,在Ag2O催化剂表面发生上述反应,NO的转化率随温度变化的情况如图所示。
①在5min内,温度从420K升高到580K,此时段内NO的平均反应速率v(NO)=__ ;
②在有氧条件下,温度580K之后NO生成N2的转化率降低的原因可能是__ 。
(1)一定温度下,在恒容密闭容器中按照n(NH3)︰n(NO)=2︰3充入反应物,发生上述反应。下列不能判断该反应达到平衡状态的是
A.c(NH3)︰c(NO)=2︰3
B.n(NH3)︰n(N2)不变
C.容器内压强不变
D.容器内混合气体的密度不变
E.1molN—H键断裂的同时,生成1molO—H键
(2)某研究小组将2molNH3、3molNO和一定量的O2充入2L密闭容器中,在Ag2O催化剂表面发生上述反应,NO的转化率随温度变化的情况如图所示。
①在5min内,温度从420K升高到580K,此时段内NO的平均反应速率v(NO)=
②在有氧条件下,温度580K之后NO生成N2的转化率降低的原因可能是
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【推荐3】我国力争于2030年前做到碳达峰,2060年前实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一,可利用CH4与CO2制备“合成气”(CO、H2),合成气可直接制备甲醇,发生反应:CO(g)+2H2(g)⇌ CH3OH(g) ΔH=-99kJ·mol-1。
(1)已知:CH3OH(g)=CH3OH(1) ΔH=-29.09kJ·mol-1,H2(g)的燃烧热ΔH=-285.8kJ·mol-1,CO(g)的燃烧热ΔH=-283.0kJ·mol-1。则CH3OH(l)的燃烧热ΔH=___________ kJ·mol-1。
(2)在恒温,恒容密闭容器中,对于合成气合成甲醇的反应,下列说法中能说明该反应达到化学平衡状态的是___________(填字母序号)。
(3)T1℃下,在2L恒容密闭容器中充入2mol CO和6mol H2合成CH3OH,经5min恰好达到平衡,平衡时CH3OH的浓度是0.5mol·L-1。0~5min内以CO表示的平均反应速率为___________ ;T1℃时,该反应的化学平衡常数K=___________ 。(T1+100)℃时,在1L恒容密闭容器中充入1mol CO、2mol H2和3mol CH3OH,此时反应将___________ (填“向左进行”“向右进行”“达到平衡”或“无法判断”)。
(4)在T2℃时,向体积为2L的恒容容器中充入物质的量之和为3mol的H2和CO,发生反应:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g),达到平衡时CH3OH的体积分数(φ)与起始时的关系如图所示。
①当起始时=2,反应经过5min达到平衡,若此时CO的转化率为0.6,则0~5min内平均反应速率v(H2)=___________ 。若此时再将容器容积缩小为1L,达新平衡时H2的转化率将___________ (填“增大”“减小”或“不变”)。
②当起始时=3.5,反应达到平衡状态后,CH3OH的体积分数可能对应图中的___________ (填“D”“E”或“F”)点。
(1)已知:CH3OH(g)=CH3OH(1) ΔH=-29.09kJ·mol-1,H2(g)的燃烧热ΔH=-285.8kJ·mol-1,CO(g)的燃烧热ΔH=-283.0kJ·mol-1。则CH3OH(l)的燃烧热ΔH=
(2)在恒温,恒容密闭容器中,对于合成气合成甲醇的反应,下列说法中能说明该反应达到化学平衡状态的是___________(填字母序号)。
A.混合气体的密度不再变化 |
B.混合气体的平均相对分子质量不再变化 |
C.CO、H2、CH3OH的物质的量之比为1:2:1 |
D.甲醇的百分含量不再变化 |
(4)在T2℃时,向体积为2L的恒容容器中充入物质的量之和为3mol的H2和CO,发生反应:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g),达到平衡时CH3OH的体积分数(φ)与起始时的关系如图所示。
①当起始时=2,反应经过5min达到平衡,若此时CO的转化率为0.6,则0~5min内平均反应速率v(H2)=
②当起始时=3.5,反应达到平衡状态后,CH3OH的体积分数可能对应图中的
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